认知智能电网分布式网络架构及其关键问题研究

摘要

智能电网的出现使得信息和电力出现了双向流动，数据从下至上传递到控制中心，然后控制中心将信息从上往下层层下达，整个通信系统是高度集成的，在这种高度集中的网络中，每一层中的各单元之间没有交互，使得有些可以在低层解决的问题，也要上传到控制中心。本文主要围绕智能电网的网络架构进行了研究，分析了智能电网集中式网络架构的特点，针对其通信方式和购电方式高度集中的不足点，设计了可以进行分布式通信以及分布式电力交互的智能电网分布式网络架构，并验证了本文设计的分布式网络架构的合理性和有效性。
　　本文在现有集中式网络架构下，设计了加入分布式网络的混合架构。在本文所设计的分布式网络架构中，各层节点间可以进行分布式的通信，除了通信方式的分布式外，各节点间还可以进行电力的分布式交互，通过直接或者间接的方式进行电力传输。本文设计了三种场景下的分布式网络架构：1)邻域网内的分布式网络架构，各数据聚合单元之间能够通过认知无线电技术传达电力信息，进行电力资源的购买。2)加入了分布式电源的网络架构，各分布式发电站作为独立的售电方，与各数据聚合单元通过用电信息的交互，对其进行售电。3)小区内的分布式网络架构，各用户通过自家的分布式发电装置进行发电，在满足自身的用电需求后，可以在彼此之间进行电力买卖。分布式网络架构使得整个系统在通信和电力购买上得到了更大的灵活度。
　　本文针对分布式网络架构下的频谱调度以及电力调度两个关键问题，进行了分析并提出了相应的算法设计。本文采用了时域和空域相结合的混合频谱分配策略，提出了基于距离阈值的频谱调度算法，根据认知用户在网络中的位置以及其通信距离，采取不同的频谱分配方式，来提高其传输速率，并通过仿真验证了此算法能够提高系统的传输速率和通信成功率。本文以最大化分布式发电站的售电收益为目标，提出了基于拍卖的电力调度算法，分布式发电站将自己的电能以拍卖的方式出售给用户，每次选取售电收益最大的用户进行售电，并通过仿真验证了此算法能够获得更高的售电收益。
　　本文通过仿真对比了分布式网络架构和全集中式的网络架构的系统性能。以用户的用电支出为标准，验证了分布式网络架构能减少用户的用电支出，同时保障用户的用电需求得到及时的响应。

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第一章 绪论

1.1研究工作的背景及意义

1.2论文主要贡献与创新

1.3论文组织结构

第二章 智能电网技术概述与应用分析

2.1智能电网中的认知无线电技术概述

2.2分布式能源以及分布式发电技术概述

2.3认知智能电网通信及组网技术分析

2.4本章小结

第三章 认知智能电网分布式网络架构设计

3.1认知智能电网集中式网络架构特点

3.2分布式网络架构整体构建目标

3.3架构一：邻域网内的分布式网络架构

3.4架构二：加入分布式电源后的网络架构

3.5架构三：小区内的分布式网络架构

3.6本章小结

第四章 分布式架构下的频谱与电力调度问题研究

4.1频谱调度关键问题研究

4.2电力调度关键问题研究

4.3本章小结

第五章 智能电网分布式架构性能分析比较

5.1性能分析模型

5.2邻域网内分布式网络架构的性能

5.3加入分布式电源后的网络架构性能

5.4小区内的分布式网络架构性能

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果